Спосіб оптимізації стиснення зображень за стандартом JPEG2000 на базі пристроїв низького енергоспоживання
Вантажиться...
Дата
2024
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми. При проєктуванні пристроїв обробки зображень виникає необхідність вибору формату зображень та способу їх стиснення для збереження та передачі на інші пристрої. Від правильності такого вибору залежить не тільки якість представлення зображення, але і споживання енергії пристроєм, обсяг необхідної пам’яті та швидкість передачі зображень по мережі. Крім того, такий вибір впливає також на ціну остаточного програмно-апаратного рішення. Для досягнення низького енергоспоживання кінцевими пристроями, для обробки зображень важливо використовувати пристрої низького енергоспоживання (Low Power Devices – LPD), які знаходять застосування практично в усіх галузях виробництва та побуту.
Тому розробка архітектури енкодера та способу стиснення зображень, які дозволяють гнучко та оптимізовано підлаштовувати етапи стиснення зображення під задані критерії (швидкодія, енергоефективність, вартість) з орієнтацією на використання апаратних пристроїв низького енергоспоживання є актуальною задачею.
Метою дослідження є комплексна оптимізація процесу стиснення зображень за стандартом JPEG2000 як за критерієм енергоспоживання, так і за критерієм швидкодії.
Об’єктом дослідження є процес стиснення зображень за стандартом JPEG2000.
Предметом дослідження є архітектури енкодерів зображень та способи стиснення зображень за стандартом JPEG2000.
Методи дослідження. Метод порівняльного аналізу (способи стиснення зображень із втратами та без втрат), метод абстрагування та синтезу (вибір та врахування декількох значущих факторів при побудові способу), метод формалізації (створення архітектури способу), експериментальний метод та метод порівняльного аналізу (способи порівнюються за критеріями швидкодії та кількості необхідної пам’яті).
Наукова новизна полягає в наступному:
1. Вперше запропонована архітектура енкодера зображень у формат JPEG, яка полягає у модифікації відомої модульної архітектури енкодера з можливістю конфігурування модулів, відрізняється від неї об’єднанням двох пар етапів процесу JPEG кодування, на яких вирішуються підзадачі, що потребують щільної взаємодії між собою з передачею великої кількості даних між ними, і дозволяє спрощену інтеграцію у енкодер апаратних пристроїв різного типу з метою оптимізації процесу стиснення растрових зображень у формат JPEG як за енергоспоживанням, так і за швидкістю.
2. Вперше запропонований спосіб стиснення зображень за стандартом JPEG2000, який полягає у реалізації структурних етапів JPEG кодеку з орієнтацією на пристрої низького енергоспоживання, відрізняється від існуючих можливістю знаходження компромісів між бажаними характеристиками при побудові гібридних апаратно-програмних рішень, а також дозволяє створення пристроїв обробки зображень за заданими вимогами до характеристик апаратури та енергоспоживання.
3. Виконано порівняльний аналіз декількох енкодерів JPEG, що реалізовані згідно із запропонованим способом з різними компромісними варіантами оптимізації як за енергоспоживанням, так і за швидкістю обробки.
Практична цінність отриманих в роботі результатів полягає в тому, що запропонований спосіб надає можливість розробнику реалізувати свої власні модулі замість стандартних модулів з метою оптимізації процесу стиснення растрових зображень у формат JPEG. Реалізація оптимізованих модулів може бути як чисто програмною, так і на основі спеціалізованих апаратних пристроїв, в тому числі й пристроїв LPD, а також з використанням конвеєризації обробки декількох зображень на різних етапах процесу стиснення. Крім того, завдяки можливості гнучкого конфігурування через публічний API є можливість простіше виконувати роботу з різними версіями проєкту та виправляти помилки одразу для всіх проектів, оскільки API залишається загальним для всіх проєктів.
Апробація роботи
1. Курилко, М.І, Марченко, О.І. (2023). Архітектура енкодера для оптимізації процесу стиснення растрових зображень у формат JPEG. КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНІ ТЕХНОЛОГІЇ: ОСВІТА, НАУКА, ВИРОБНИЦТВО. – 2023. – №53. – с.132-138. – Режим доступу до ресурсу: https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2023-53-20
2. Марченко О.І., Курилко М.І. Порівняльний аналіз форматів зображень для їх стиснення у пристроях низького енергоспоживання. Прикладна математика та комп’ютинг. ПМК, 2023: шістнадцята наук. конф. магістрантів та аспірантів, 28–30 листопада 2023 р.: зб.тез доп./[редкол.: Дичка І.А. та ін.]. – К. : Просвіта, 2023. – с. 255-259.
Опис
Ключові слова
Бібліографічний опис
Курилко, М. І. Спосіб оптимізації стиснення зображень за стандартом JPEG2000 на базі пристроїв низького енергоспоживання : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Курилко Максим Ігорович. – Київ, 2023. – 107 с.